Question

【題目】（一）乙炔是一種重要的化工原料，最新研制出的由裂解氣（、、）與煤粉在催化劑條件下制乙炔，已知發(fā)生的部分反應(yīng)如下：

①

②

③

請回答：

（1）依據(jù)上述反應(yīng)，則 ____________

（2）若以乙烯和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器（氫氣的作用是活化催化劑），出口氣中含有乙烯、乙炔、氫氣等。下圖為上述諸反應(yīng)達(dá)到平衡時各氣體體積分?jǐn)?shù)和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線。

①乙炔體積分?jǐn)?shù)在1530K之前隨溫度升高而增大的原因可能是______________________；1530K之后，乙炔體積分?jǐn)?shù)增加不明顯的主要原因可能是_______________。

②在體積為1L的密閉容器中反應(yīng)，1530K時測得氣體的總物質(zhì)的量為1.000mol，則反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__________________。

③在恒溫條件下，測得上述反應(yīng)過程在相同時間時不同進(jìn)料氣n（氫氣）/n（乙烯）下的乙炔產(chǎn)率﹐請畫出乙炔產(chǎn)率隨n（氫氣）/n（乙烯）的變化關(guān)系圖。

____________

（二）乙炔―空氣燃料電池是一種堿性（20%-30%的KOH溶液）的電池，電池放電時，負(fù)極的電極方程式是________________________。

Answer 1

【答案】+262.23 1530K前升高溫度，反應(yīng)②③平衡正向移動，生成的乙炔更多 高溫則有更多的甲烷與乙烯裂解生成碳導(dǎo)致乙炔體積分?jǐn)?shù)增加不大 8.652

【解析】

應(yīng)用蓋斯定律計算相關(guān)反應(yīng)的ΔH，根據(jù)圖象中物質(zhì)含量的變化分析主要化學(xué)反應(yīng)，挖掘圖象數(shù)據(jù)計算平衡常數(shù)，利用信息和反應(yīng)分析氫氣量對乙炔產(chǎn)率的影響，堿性條件下乙炔在負(fù)極失電子生成碳酸根。

（一）（1）消去無關(guān)物質(zhì)CH4、H2，將①×2+②+③×2得：

ΔH=+262.23

（2）①圖中，T<1530K時，隨著溫度升高，CH4體積分?jǐn)?shù)明顯減�。ㄖ饕�反應(yīng)物）、H2體積分?jǐn)?shù)稍有增大、C2H2體積分?jǐn)?shù)顯著增大（主要生成物），故主要是反應(yīng)②③平衡正向移動的結(jié)果。T>1530K時，隨著溫度升高，CH4體積分?jǐn)?shù)繼續(xù)明顯減小（主要反應(yīng)物）、H2和C2H2體積分?jǐn)?shù)稍有增大（次要生成物），此時主要是反應(yīng)①平衡逆向移動的結(jié)果；

②圖中，T=1530K平衡時，CH4、C2H2、H2的體積分?jǐn)?shù)分別是0.0840、0.0840、0.8240，則C2H4體積分?jǐn)?shù)為0.0080。1L密閉容器中氣體的總物質(zhì)的量為1.000mol，即CH4、C2H2、H2、C2H4的平衡濃度分別是0.0840mol/L、0.0840mol/L、0.8240mol/L、0.0080mol/L，則反應(yīng)的平衡常數(shù)K=；

③恒溫下反應(yīng)相同時間時，n(氫氣)/n(乙烯)增大[相當(dāng)于n(乙烯)不變、n(氫氣)增大]，起始少量氫氣活化催化劑，故稍增大氫氣的量能使乙炔產(chǎn)率增大；當(dāng)原料中H2過量時反應(yīng)③平衡逆向移動，使乙炔產(chǎn)率下降。乙炔產(chǎn)率隨n（氫氣）/n（乙烯）的變化關(guān)系如下。

（二）堿性（20%-30%的KOH溶液）乙炔―空氣燃料電池中，乙炔在電池負(fù)極失電子生成碳酸根，電極方程式是C2H2－10e－＋14OH－=2CO32－＋8H2O。